DE102010031037B4 - Vibration damper with frequency-selective damping force - Google Patents

Vibration damper with frequency-selective damping force Download PDF

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    • F16F2228/04—Frequency effects

Abstract

Schwingungsdämpfer mit frequenzselektiver Dämpfkraft, umfassend einen Zylinder, in dem ein Kolben an einer Kolbenstange den mit Dämpfmedium gefüllten Zylinder in eines kolbenstangenseitigen und einen kolbenstangenfernen Arbeitsraum unterteilt, wobei zwischen den beiden Arbeitsräumen eine Bypassverbindung zu dem Kolben besteht, die zumindest teilweise in der Kolbenstange ausgeführt ist, wobei der Durchfluss in der Bypassverbindung mittels zweier gegensinnig wirksamer Ventile gesteuert wird, die vom Druck in einem Arbeitsraum auf eine Stirnfläche gegen die Kraft einer Feder in eine Schließposition bewegbar sind, wobei die Ventile als Sitzventile ausgeführt und innerhalb einer hohlen Kolbenstange angeordnet sind.Vibration damper with frequency-selective damping force, comprising a cylinder in which a piston on a piston rod divides the cylinder filled with damping medium into a working chamber on the piston rod side and a working chamber remote from the piston rod, with a bypass connection to the piston between the two working chambers, which is at least partially implemented in the piston rod , whereby the flow in the bypass connection is controlled by means of two oppositely acting valves, which can be moved into a closed position by the pressure in a working chamber on an end face against the force of a spring, the valves being designed as seat valves and arranged within a hollow piston rod.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer mit frequenzselektiver Dämpfkraft gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The invention relates to a vibration damper with frequency-selective damping force according to the preamble of patent claim 1.

Die US 5,248,014 A beschreibt mit der 10 einen gattungsbildenden Schwingungsdämpfer, der einen an einer Kolbenstange fixierten Kolben aufweist. Im kolbenstangenfemen Arbeitsraum ist an der Kolbenstange ein Gehäuse angeschraubt, in dem zwei gegensinnig wirkende Schieberventile angeordnet sind. Hydraulisch in Reihe zu den Schieberventilen ist ein Ventilkörper mit Durchgangsöffnungen ausgeführt, der Ventilscheiben aufweist.The US 5,248,014 A describes with the 10 a generic vibration damper having a piston fixed to a piston rod. In Kolbenbangenfemen working space a housing is screwed to the piston rod, in which two oppositely acting slide valves are arranged. Hydraulically in series with the slide valves, a valve body is embodied with passage openings, which has valve disks.

Diese Lösung verfügt zweifellos über einige vorteilhafte Konstruktionsdetails. Durch das anschraubbare Gehäuse kann als Basis ein Standardschwingungsdämpfer verwendet werden. Die Durchgangsöffnungen mit den Ventilscheiben bieten sehr viele Möglichkeiten zur Einstellung der Dämpfkraftkennlinie.This solution undoubtedly has some advantageous design details. Due to the screw-on housing, a standard vibration damper can be used as a basis. The through holes with the valve discs offer many possibilities for setting the Dämpfkraftkennlinie.

Diesen Vorteilen stehen jedoch die Nachteile gegenüber, dass das zusätzliche Gehäuse bei vorgegebener Zylinderlänge den Hubbereich des Schwingungsdämpfers verkürzt. Des Weiteren sind relativ viele Einzelteile notwendig, die den Herstellungspreis negativ belasten.However, these advantages are offset by the disadvantages that the additional housing shortens the stroke range of the vibration damper for a given cylinder length. Furthermore, a relatively large number of individual parts are necessary, which negatively impact the production price.

Die DE 103 60 140 A1 betrifft einen Schwingungsdämpfer mit frequenzselektiver Dämpfkraft. In einem Zylinder ist eine Kolbenstange axial beweglich und unterteilt den Zylinder in zwei Arbeitsräume. Zwischen den beiden Arbeitsräumen besteht eine Bypassverbindung, die in der Kolbenstange ausgeführt ist. Der Durchfluss in der Bypassverbindung wird durch einen einzigen Ventilkörper gesteuert, der endseitig jeweils eine Ventilsitzfläche aufweist. An den Stirnflächen des Ventils wirkt der Betriebsdruck innerhalb der jeweiligen Arbeitskammer, so dass eine Verschiebebewegung entgegen der Kraft einer Feder zur Verfügung steht.The DE 103 60 140 A1 relates to a vibration damper with frequency-selective damping force. In a cylinder, a piston rod is axially movable and divides the cylinder into two working spaces. Between the two workrooms there is a bypass connection, which is executed in the piston rod. The flow in the bypass connection is controlled by a single valve body, each having a valve seat surface at the end. At the end faces of the valve, the operating pressure within the respective working chamber, so that a sliding movement against the force of a spring is available.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen gattungsbildenden Schwingungsdämpfer hinsichtlich der Baulänge zu verbessern und die Teilezahl gering zu halten.The object of the present invention is to improve a generic vibration damper in terms of length and to keep the number of parts low.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.According to the invention, the object is solved by the features of patent claim 1.

Die Sitzventile fungieren gleichzeitig als Steuerventile für das Einströmen von Dämpfmedium in die Bypassverbindung und als Dämpfventile. Dadurch ergeben sich deutlich einfachere Strömungswege und ein im Vergleich zum aufgezeigten Stand der Technik kleinerer axialer und radialer Bauraumbedarf.The poppet valves also act as control valves for the flow of damping medium into the bypass connection and as damping valves. This results in much simpler flow paths and compared to the cited prior art smaller axial and radial space requirements.

Die Anordnung der Sitzventile innerhalb der hohlen Kolbenstange beeinträchtigt nicht die Hublänge der Kolbenstange. Man muss kein separates Gehäuse anbringen, so dass der Schwingungsdämpfer insgesamt auch noch einen Gewichtsvorteil vorweisen kann. Der Führungszylinder verhindert eine ungewollte Schiefstellung des Ventils.The arrangement of the poppet valves within the hollow piston rod does not affect the stroke length of the piston rod. You do not have to attach a separate housing, so that the vibration damper overall can also show a weight advantage. The guide cylinder prevents unwanted skewing of the valve.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist der Drosselzapfen als ein Konus ausgeführt. Mit dem Konuswinkel steht ein weiterer Einstellparameter für das angestrebte Dämpfkraftverhalten des Schwingungsdämpfers zur Verfügung.In a further advantageous embodiment of the throttle pin is designed as a cone. With the cone angle, a further adjustment parameter for the desired damping force behavior of the vibration damper is available.

Gemäß einem vorteilhaften Unteranspruch ist eine Anschlussöffnung zur Druckbeaufschlagung der Stirnfläche größer ausgeführt als eine Drosselöffnung, zwischen dem Arbeitsraum und der Bypassverbindung. Das Größenverhältnis der Anschlussöffnung zur Drosselöffnung beeinflusst ebenfalls das Dämpfkraftverhalten.According to an advantageous embodiment, a connection opening for pressurizing the end face is made larger than a throttle opening, between the working space and the bypass connection. The size ratio of the connection opening to the throttle opening also influences the damping force behavior.

Dabei weist die Hülse einen Bund auf, auf dem sich die Feder abstützt.In this case, the sleeve has a collar on which the spring is supported.

Es kann sein, dass das Dämpfkraftverhalten des Schwingungsdämpfers von der Einfederungsbewegung richtungsabhängig erfolgen soll. Damit eine eindeutige Einbaulage der verwendeten Bauteile optisch leicht erkennbar ist, ist der Bund in Längsrichtung außermittig an der Hülse ausgeführt.It may be that the damping force behavior of the vibration damper of the compression movement is to be direction-dependent. So that a clear installation position of the components used is visually easily recognizable, the collar is executed in the longitudinal direction off-center on the sleeve.

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail with reference to the following description of the figures.

Die einzige Figur zeigt einen Schwingungsdämpfer 1, wobei sich die Erfindung nicht auf die dargestellte Bauform beschränkt. Der Schwingungsdämpfer 1 umfasst einen Zylinder 3, in dem eine Kolbenstange 5 axial beweglich geführt ist. An der Kolbenstange 5 ist ein Kolben 7 befestigt, der den Zylinder 3 in einen kolbenstangenseitigen und einen kolbenstangenfernen Arbeitsraum 9; 11 unterteilt. Der Kolben 7 ist mit an sich bekannten Dämpfventilen 13; 15 für beide Bewegungsrichtungen der Kolbenstange 5 bestückt.The single figure shows a vibration damper 1 , wherein the invention is not limited to the illustrated design. The vibration damper 1 includes a cylinder 3 in which a piston rod 5 is guided axially movable. At the piston rod 5 is a piston 7 attached to the cylinder 3 in a piston rod side and a piston rod remote work space 9 ; 11 divided. The piston 7 is with known damping valves 13 ; 15 for both directions of movement of the piston rod 5 stocked.

Die Kolbenstange 5 ist ausgehend von ihrer in Richtung des Arbeitsraums 11 weisenden einen Stirnfläche 17 zumindest auf einem Längenabschnitt 19 hohl ausgeführt. in diesem Längenabschnitt 19 ist eine Bypassverbindung 21 zu den Dämpfventilen 13; 15 im Kolben 7 realisiert. innerhalb der Bypassverbindung 21 sind zwei Ventile 23; 25 angeordnet, die von zwei Federn 27; 29 für die Bypassverbindung 21 in Durchlassstellung vorgespannt sind. Beide Ventile 23; 25 sind als Sitzventile ausgeführt. Jedes der Ventile 23; 25 umfasst einen Führungszylinder 31; 33, der dichtend auf der Innenwandung der hohlen Kolbenstange 5 gleitet. In Richtung einer Ventilsitzfläche 35; 37 erstreckt sich ausgehend vom Führungszylinder 31; 33 ein Drosselzapfen 39; 41, der als Konus ausgeführt sein kann.The piston rod 5 is starting from her in the direction of the work space 11 pointing a face 17 at least on a length section 19 hollow executed. in this length section 19 is a bypass connection 21 to the damping valves 13 ; 15 in the piston 7 realized. within the bypass connection 21 are two valves 23 ; 25 arranged by two springs 27 ; 29 for the bypass connection 21 are biased in forward position. Both valves 23 ; 25 are designed as seat valves. Each of the valves 23 ; 25 includes a guide cylinder 31 ; 33 , which seals on the inner wall of the hollow piston rod 5 slides. In the direction of a valve seat surface 35 ; 37 extends from the guide cylinder 31 ; 33 a throttle pin 39 ; 41 which can be designed as a cone.

Die Ventilsitzflächen 35; 37 für die beiden Ventile 23; 26 werden von einer Hülse 43 gebildet, die innerhalb der hohlen Kolbenstange 5 fixiert ist. Die Hülse 43 weist einen Bund 45 auf, über den die Hülse 43 in der Kolbenstange 5 zentriert ist und auf dem sich die Federn 27; 29 für die Ventile 23; 25 abstützen. Ggf. kann der Bund 45 in Längsrichtung außermittig ausgeführt sein, so dass unterschiedlich lange Federn 27; 29 für die Ventile einsetzbar sind.The valve seat surfaces 35 ; 37 for the two valves 23 ; 26 be from a pod 43 formed inside the hollow piston rod 5 is fixed. The sleeve 43 has a covenant 45 on, over which the sleeve 43 in the piston rod 5 is centered and on which the springs 27 ; 29 for the valves 23 ; 25 support. Possibly. can the covenant 45 be carried out eccentrically in the longitudinal direction, so that different lengths of springs 27 ; 29 can be used for the valves.

Die Betriebsbewegung der Ventile 23; 25 wird durch die Druckbeaufschlagung ausgehend von jeweils einem Arbeitsraum 9; 11 gesteuert. Dazu steht jedes Ventil 23; 25 über eine Anschlussöffnung 47; 49 mit einem Arbeitsraum 9; 11 in Verbindung. Das Dämpfmedium wirkt dabei auf eine dem Arbeitsraum 9; 11 zugewandte Stirnfläche 51; 53 des Führungszylinders 31; 33 des jeweiligen Ventils. In Richtung des kolbenstangenfernen Arbeitsraums 11 ist die Kolbenstange 5 einfach endseitig offen und vom kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 9 weist ein Radialkanal 55 zum Ventil 23 die Anschlussöffnung 49 auf.The operating movement of the valves 23 ; 25 is due to the pressurization from each one working space 9 ; 11 controlled. This is every valve 23 ; 25 via a connection opening 47 ; 49 with a workroom 9 ; 11 in connection. The damping medium acts on a working space 9 ; 11 facing end face 51 ; 53 of the guide cylinder 31 ; 33 of the respective valve. In the direction of the piston rod remote working space 11 is the piston rod 5 simply open at the end and from the piston rod side working space 9 has a radial channel 55 to the valve 23 the connection opening 49 on.

Jeweils zwischen der Ventilsitzfläche 35; 37 und einer in Richtung der Ventilsitzflächen weisenden Ringfläche 57; 59 liegt eine Drosselöffnung 61; 63 in die hohle Kolbenstange vor. Die Drosselöffnungen 61; 63 weisen einen kleineren Querschnitt auf als die zugehörigen Anschlussöffnungen 47; 49.In each case between the valve seat surface 35 ; 37 and an annular surface facing the valve seat surfaces 57 ; 59 there is a throttle opening 61 ; 63 into the hollow piston rod. The throttle openings 61 ; 63 have a smaller cross-section than the associated connection openings 47 ; 49 ,

In Ruheposition der Kolbenstange 5 sind die Dämpfventile 13; 15 am Kolben geschlossen und die Ventile 23; 25 innerhalb der hohlen Kolbenstange 5 bzw. die Bypassverbindung 21 geöffnet. Bei kleinen Schwingungsfrequenzen und damit verbunden kleinen Volumenströmen kann das Dämpfmedium durch die geöffneten Ventile 23; 25 der Bypassverbindung 21 strömen, wobei nur eine geringe Dämpfkraft erzeugt wird. Steigt die Kolbenstangengeschwindigkeit etwas an, dann wirkt über die jeweilige Anschlussöffnung ausgehend von dem komprimierten Arbeitsraum 9; 11 ein Druck in Schließrichtung auf eine Stirnfläche 51; 53 eines Ventils 23; 25 und eine zusätzliche Öffnungskraft auf das jeweils andere Ventil, da das Dämpfmedium über die Bypassverbindung 21 an dem anderen Ventil ansteht.In rest position of the piston rod 5 are the damping valves 13 ; 15 closed on the piston and the valves 23 ; 25 inside the hollow piston rod 5 or the bypass connection 21 open. At low vibration frequencies and associated small volume flows, the damping medium through the open valves 23 ; 25 the bypass connection 21 flow, with only a small damping force is generated. If the piston rod speed rises slightly, then it acts via the respective connection opening, starting from the compressed working space 9 ; 11 a pressure in the closing direction on an end face 51 ; 53 a valve 23 ; 25 and an additional opening force on the other valve, since the damping medium via the bypass connection 21 is present at the other valve.

Bedingt durch das Flächenverhältnis der Anschlussöffnung 47; 49 zur Drosselöffnung 61; 63 nimmt die druckabhängige Schließkraft auf die Ventile 23; 25 bei größeren Kolbengeschwindigkeiten stark zu, da der Druckabfall an der Drosselöffnung 61; 63 größer ist als an der Anschlussöffnung.Due to the area ratio of the connection opening 47 ; 49 to the throttle opening 61 ; 63 takes the pressure-dependent closing force on the valves 23 ; 25 At higher piston speeds too strong, as the pressure drop at the throttle opening 61 ; 63 larger than at the connection opening.

Der Drosselzapfen 39; 41 taucht bei der Schließbewegung zunehmend stärker in die Bypassverbindung 21 ein, so dass der Durchlassquerschnitt an dem Ventil 23; 25 abnimmt und damit die Dämpfkraft des Schwingungsdämpfers 1 ansteigt.The throttle pin 39 ; 41 appears more and more in the bypass connection during the closing movement 21 a, so that the passage cross-section at the valve 23 ; 25 decreases and thus the damping force of the vibration 1 increases.

Wenn das Ventil 23 oder 25 auf der Ventilsitzfläche 36; 37 anliegt und damit die Bypassverbindung 21 zumindest weitestgehend verschlossen ist, dann öffnet das zur Bypassverbindung 21 parallele Dämpfventil 13; 15 am Kolben 7, das dann auch die weitere Dämpfkraftcharakteristik des Schwingungsdämpfers 1 bestimmt. Die Ventile 23; 25 steuern demnach nicht nur den Zugang in die Bypassverbindung 21, sondern erzeugen auch direkt die Dämpfkraft des Schwingungsdämpfers.When the valve 23 or 25 on the valve seat surface 36 ; 37 is applied and thus the bypass connection 21 at least largely closed, then opens the bypass connection 21 parallel damping valve 13 ; 15 on the piston 7 , which then also the further damping force characteristic of the vibration damper 1 certainly. The valves 23 ; 25 Therefore, not only control access to the bypass connection 21 but also directly generate the damping force of the vibration damper.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Schwingungsdämpfervibration
33
Zylindercylinder
55
Kolbenstangepiston rod
77
Kolbenpiston
99
kolbenstangenseitiger Arbeitsraumpiston rod side working space
1111
kolbenstangenferner ArbeitsraumKolbenstangenferner workspace
13; 1513; 15
Dämpfventiledamping valves
1717
Stirnflächeface
1919
Längenabschnittlongitudinal section
2121
Bypassverbindungpass connection
23; 2523; 25
Ventilevalves
27; 2927; 29
Federnfeathers
31; 3331; 33
Führungszylinderguide cylinder
35; 3735; 37
VentilsitzflächenValve seats
39; 4139; 41
Drosselzapfenpintle
4343
Hülseshell
4545
BundFederation
47; 4947; 49
Anschlussöffnungport opening
51; 5351; 53
Stirnflächeface
5555
Radialkanalradial channel
57; 5957; 59
Ringflächering surface
61; 6361; 63
Drosselöffnungthrottle opening

Claims (5)

Schwingungsdämpfer (1) mit frequenzselektiver Dämpfkraft, umfassend einen Zylinder (3), in dem ein Kolben (5) an einer Kolbenstange (7) den mit Dämpfmedium gefüllten Zylinder (3) in einen kolbenstangenseitigen und einen kolbenstangenfernen Arbeitsraum (9; 11) unterteilt, wobei zwischen den beiden Arbeitsräumen (9; 11) eine Bypassverbindung (21) zu dem Kolben (5) besteht, die zumindest teilweise in der Kolbenstange (7) ausgeführt ist, wobei der Durchfluss in der Bypassverbindung (21) mittels zweier gegensinnig wirksamer Ventile (23; 25) gesteuert wird, die vom Druck in einem Arbeitsraum (9; 11) auf eine Stirnfläche (51; 53) gegen die Kraft einer Feder (27; 29) in eine Schließposition bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventile (23; 25) als Sitzventile ausgeführt und innerhalb einer hohlen Kolbenstange (7) angeordnet sind, wobei jedes der zwei Ventile (23; 25) einen Führungszylinder (31; 33) umfasst, dem sich in Richtung einer Ventilsitzfläche (35; 37) ein Drosselzapfen (39; 41) anschließt und die Ventilsitzflächen (35; 37) für beide Ventile (23; 25) von den beiden Enden einer Hülse (43) gebildet werden, die innerhalb der hohlen Kolbenstange (5) fixiert ist.Vibration damper ( 1 ) with frequency-selective damping force, comprising a cylinder ( 3 ), in which a piston ( 5 ) on a piston rod ( 7 ) the cylinder filled with damping medium ( 3 ) in a piston rod side and a piston rod remote working space ( 9 ; 11 ), whereby between the two workspaces ( 9 ; 11 ) a bypass connection ( 21 ) to the piston ( 5 ), which at least partially in the piston rod ( 7 ), wherein the flow in the bypass connection ( 21 ) by means of two oppositely acting valves ( 23 ; 25 ), which depends on the pressure in a work space ( 9 ; 11 ) on an end face ( 51 ; 53 ) against the force of a spring ( 27 ; 29 ) are movable into a closed position, characterized in that the valves ( 23 ; 25 ) as seat valves and within a hollow piston rod ( 7 ) are arranged, each of the two valves ( 23 ; 25 ) a guide cylinder ( 31 ; 33 ) comprises, in the direction of a valve seat surface ( 35 ; 37 ) a throttle pin ( 39 ; 41 ) and the valve seat surfaces ( 35 ; 37 ) for both valves ( 23 ; 25 ) from the two ends of a sleeve ( 43 ) formed inside the hollow piston rod ( 5 ) is fixed. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drosselzapfen (39; 41) als ein Konus ausgeführt ist.Vibration damper according to claim 1, characterized in that the throttle pin ( 39 ; 41 ) is designed as a cone. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anschlussöffnung (47; 49) zur Druckbeaufschlagung der Stirnfläche (51; 53) größer ausgeführt ist als eine Drosselöffnung (61; 63), zwischen dem Arbeitsraum (9; 11) und der Bypassverbindung (21).Vibration damper according to claim 1, characterized in that a connection opening ( 47 ; 49 ) for pressurizing the end face ( 51 ; 53 ) is larger than a throttle opening ( 61 ; 63 ), between the workspace ( 9 ; 11 ) and the bypass connection ( 21 ). Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (43) einen Bund (45) aufweist, auf dem sich die Feder (27; 29) abstützt.Vibration damper according to claim 1, characterized in that the sleeve ( 43 ) a covenant ( 45 ), on which the spring ( 27 ; 29 ) is supported. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Bund (45) in Längsrichtung außermittig an der Hülse (43) ausgeführt ist.Vibration damper according to claim 4, characterized in that the collar ( 45 ) in the longitudinal direction off-center on the sleeve ( 43 ) is executed.
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